Облакомер

редактировать
Наземный лидар для измерения высоты облаков Лазерный облакомер

A облакомер - это устройство, в котором используется лазер или другой источник света для определения высоты потолка облаков или нижней границы облаков. Облакомеры также могут использоваться для измерения концентрации аэрозоля в атмосфере. При использовании лазера это тип атмосферного лидара.

Содержание

  • 1 Оптический барабанный облакомер
  • 2 Лазерный облакомер
  • 3 Обнаружение вулканического пепла
  • 4 Опасности
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Оптический барабанный облакомер

Оптический барабанный облакомер использует триангуляцию для определения высоты пятна света, проецируемого на основание облако. По сути, он состоит из вращающегося проектора, детектора и записывающего устройства. Проектор излучает интенсивный луч света вверху в небо под углом, который меняется в зависимости от вращения. Детектор, расположенный на фиксированном расстоянии от проектора, использует фотодетектор , направленный вертикально. Когда он обнаруживает проецируемый свет, отражающийся от нижней границы облаков, прибор отмечает угол, и расчет дает высоту облаков.

Лазерный облакомер

Лазерный облакомер состоит из вертикально указывающего лазера и приемник в том же месте. Лазерный импульс длительностью порядка наносекунд проходит через атмосферу. Когда луч проходит через атмосферу, крошечные фракции света рассеиваются аэрозолями. Как правило, размер рассматриваемых частиц близок по размеру к длине волны лазера. Эта ситуация приводит к рассеянию Ми. Небольшая часть этого рассеянного света направляется обратно в приемник лидара . Синхронизация принятого сигнала может быть преобразована в пространственный диапазон z, используя скорость света. То есть

d i s t a n c e = c δ t 2 {\ displaystyle distance = {\ frac {c \ delta t} {2}}}distance = {\ frac {c \ delta t} {2}}

, где c - скорость света в воздухе.

Таким образом, каждый импульс лазерного света дает вертикальный профиль концентрации аэрозоля в атмосфере. Как правило, многие отдельные профили усредняются вместе, чтобы увеличить отношение сигнал / шум, и средние профили сообщаются с временной шкалой в несколько секунд. Присутствие облаков или капель воды приводит к очень сильному отраженному сигналу по сравнению с фоновыми уровнями, что позволяет легко определять высоту облаков.

Для определения нижней границы облаков, из-за способности облакомера улавливать любые частицы в воздухе (пыль, осадки, дым и т. Д.), Он будет иногда давать ложные показания. Например, в зависимости от используемого порога падающая алмазная пыль (ледяные кристаллы) может привести к тому, что облакомер покажет нулевую высоту облака, даже если небо чистое.

Используя эти последние свойства, облакомеры найдут другое применение. Поскольку инструмент будет отмечать любые возвраты, можно определить местонахождение любого слабого слоя, где они возникают, в дополнение к основанию облака, глядя на всю картину возвращенной энергии. Более того, скорость, с которой происходит диффузия, можно определить по уменьшающейся части, возвращаемой в облакомер в ясный воздух, что дает коэффициент ослабления светового сигнала. Использование этих данных может дать вертикальную видимость и возможную концентрацию загрязнителей воздуха . Это было разработано в ходе исследований и может быть использовано в оперативных целях.

Обнаружение вулканического пепла

В Новой Зеландии MetService управляет сетью лазерных облакомеров для измерения нижней границы облаков в коммерческих аэропортах. Эти датчики также используются для картографирования облаков вулканического пепла, чтобы позволить коммерческому воздушному движению избежать ущерба, причиненного пеплом.

Опасности

Облакомеры, использующие видимый свет, иногда могут быть фатальными для птиц, как и животные. теряют ориентацию из-за лучей света и страдают от истощения и столкновений с другими птицами и строениями. При наихудшем зарегистрированном падении лазерного луча облакомера около 50 000 птиц 53 различных видов погибли на базе ВВС Уорнер Робинс в Соединенных Штатах за одну ночь в 1954 году.

Лазерные облакомеры. используйте невидимые лазеры для наблюдения за основанием облака. Использование оптических инструментов, таких как бинокли, вблизи облакомеров не рекомендуется, потому что линзы в инструментах могут концентрировать луч и повредить глаза. Облакомеры могут быть установлены на углах приближения самолета к взлетно-посадочной полосе.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с облакомерами.
Последняя правка сделана 2021-05-14 13:44:58
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте